钼焙砂升华法生产三氧化钼
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-14 阅读：1168
三氧化钼的熔点，沸点均较低，其熔点为795℃沸点为1155℃。三氧化钼在熔化前就已开始升华，当温度达900~1100℃时，蒸发已相当快。气相的三氧化钼是以重聚合分子（MoO3）3状态存在。纯三氧化钼随温度变化，其蒸汽压的变化见下表。 表 温度与三氧化钼蒸汽压关系 | 温度（℃） | 600 | 610 | 625 | 650 | 720 | 750 | 800 |
| 蒸汽压（Pa） | 0.00 | 1.20 | 2.40 | 6.67 | 79.99 | 233.31 | 1346.55 |
| 温度（℃） | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
| 蒸汽压（Pa） | 3119.74 | 7186.06 | 14012.14 | 26504.41 | 38436.73 | 63487.94 | 101324.7 |
液态三氧化钼上面的蒸汽压与温度之间关系，可用如下方程式表示： normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>LgP（MoO3）3＝- | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1024580 | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>+1101.2 |
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>T |
式中P——（MoO3）3蒸汽压（Pa）；T——标定温度（K）。 此时，蒸发热△H蒸＝147KJ/mol，蒸发熵△S蒸＝103J/mol。 纯三氧化钼的蒸发速度随气流温度，速度而变化。即与重聚分子（MoO3）3从液面迁移出的速度相关。当气流速度在0.2~0.3cm/s时，气流温度为900℃，纯三氧化钼蒸发速度为12.3kg/（m2·h），气温升至1100℃后，蒸发速度骤升至110kg/（m2·h）。 升华法生产高纯三氧化钼的原料是工业钼焙砂，其中含有不少杂质，它们混入液体三氧化钼内，将降低三氧化钼的蒸汽压，因而降低三氧化钼的蒸发速度。杂质含量愈高，影响愈明显。同一原料随蒸发的持续进行，残余物中杂质比率也明显加大。所以，生产实践中三氧化钼蒸发速度也在逐渐下降。在1000℃和气流速度2.3cm/s条件下，三氧化钼从含MoO348%~50％的钼焙砂中蒸发速度仅为10~20kg/ (m2·h）。 钼焙砂所含杂质都是随钼精矿带入的。它们包括：氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铅、氧化铜、氧化锌及二氧化硅等。对三氧化钼蒸发速度影响最大的是那些能生成稳定钼酸盐并在升华温度（950~1100℃）下也不分解的钙、镁、铅、铁的氧化物杂质。显然，这些钼酸盐中的钼是无法升华出三氧化钼。至于氧化铜、氧化锌与三氧化钼生成的CuMoO4、ZnMoO4在≥900℃后就已分解；二氧化硅与三氧化钼间不发生化学反应。而PbMoO4不仅储留了MoO3而且因为它的沸点为1060℃与MoO3显著升华温度一致，在1000~1100℃时，蒸汽压也相当可观，会随三氧化钼同时蒸发进人高纯三氧化钼产品。所以，对用于升华法生产高纯三氧化钼的钼焙砂含铅量要求较严。当含量较高时，应严格控制升华温度，不应高于1000℃。但是，不管是否参予三氧化钼的反应，所有杂质都会影响三氧化钼的升华速度。[next] 美国克莱迈克斯采用含Mo56％、Cu0.16％、Fe 0.38%、SiO24.5％、A13O3 0.28％、CaO0.06%、Pb0.04％高质量钼精矿，经焙烧成含三氧化钼约90％的钼焙砂作原料，用电炉加热到1100~1200℃，并不断送入空气，升华的三氧化钼由空气带入收尘系统收集，所得产品纯度可达99.9％，甚至高达99.975%MoO3。松装密度约0.2g/cm3。但原料中三氧化钼升华率仅60%~65％，余下的炉渣往往还含20%~30％未升华的MoO3被送去由湿法回收或冶炼钼铁。 前苏联在升华工艺中控制气流中MoO3浓度≥0.05g/L，气流速度7~14cm/s，温度＞690℃，生产出高松装密度0.8~1.2g/cm3的高纯三氧化钼。升华用电炉常有连续与间歇两种。美国的一些企业往往采用环形旋转炉底能连续生产的电炉，如下图。 
图 电升华炉示意图 为防残余物料烧结，炉底铺有一层石英砂。在炉上部径向排列有硅碳加热电极。钼焙砂不断加入电炉炉底上，一边焙烧一边渗透石英层形成固定炉床，空气按要求的流速从炉底流过，带走已升华的三氧化钼，通过总集气管，表面冷凝系统，进入空气集尘器，高纯三氧化钼产品在此与空气分离。电炉由电极加热至1000~1100℃，并不断旋转。钼焙砂随电炉旋转一周后，其中三氧化钼已升华60％~65％，残余炉料被螺旋耙料机从炉底卸出，并由给料器补加新的钼焙砂。被卸出的残渣还含有20%~30％的三氧化钼，往往通过氨浸回收，也有送去冶炼钼铁。此种电炉昼夜可生产3.75t高纯三氧化钼。 奥地利普兰杰厂生产规模较小，所以采用小型间歇式电炉升华三氧化钼。他们将钼焙砂与石英砂的混合物装入石英坩锅中，再放入与地表成35℃的旋转电炉内。倾斜增大了炉料的蒸发面积，通入坩锅的空气将三氧化钼蒸汽带走。经电炉上通风罩由抽风机抽到带滤器中。 升华法生产高纯三氧化钼，工艺简单，产品纯度高。但是，对原料质量要求高，产品钼回收率低。
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